DE102007004712B4

DE102007004712B4 - Stirnraddifferenzial

Info

Publication number: DE102007004712B4
Application number: DE200710004712
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Thorsten (FH) Biermann; Ramon JURJANZ
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2007-01-31
Filing date: 2007-01-31
Publication date: 2012-09-27
Anticipated expiration: 2027-02-01
Also published as: DE102007004712A1

Abstract

Stirnraddifferenzial (66) mit einem mindestens zweiteiligen Gehäuse und mit einem an dem Gehäuse (68) befestigten und mit dem Gehäuse (68) zur Drehachse (4) des Stirnraddifferenzials (66) konzentrischen Antriebsrad (67), wobei ein erster Gehäuseabschnitt (75) und ein zweiter Gehäuseabschnitt (75) und ein Befestigungsabschnitt (62) des Antriebsrads (67) mittels Befestigungsmittel (45) axial aneinander befestigt und die Gehäuseabschnitte (75) sowie das Antriebsrad (67) dabei in Umfangsrichtung gegeneinander drehfest geführt und zur Drehachse (4) aneinander zentriert sind, dadurch gekennzeichnet, dass beiden Gehäuseabschnitte (75) und das Antriebsrad (67) gemeinsam mittels wenigstens eines axial hervorstehenden, d. h. mit der Drehachse längs gleichgerichtet hervorstehenden, Führungszapfens (79, 80, 81, 82) aneinander zentriert und drehfest gegeneinander geführt sind, wobei der Führungszapfen (79, 80, 81, 82) aus wenigstens einem der Abschnitte (62, 75) hervorsteht und dabei axial wenigstens teilweise in ein axiales Loch (35) eines der Gehäuseabschnitte (75) eintaucht und dabei in dem Loch (35) radial und umfangsseitig geführt...

Description

Gebiet der Erfindung
EP 0 918 177 A1 zeigt Stirnraddifferenziale des gattungsbildenden Standes der Technik.
Der Planetenträger beziehungsweise das Gehäuse als Planetenträger der gattungsbildenden Art ist die so genannte Summenwelle des Differenzials. Die Summenwelle ist das Glied, das jeweils die größten Drehmomente führt. Die Abtriebswellen sind mit den Abtriebsrädern drehfest gekoppelt und sind die so genannten Differenzwellen. Die Differenzwellen geben jeweils einen Differenzbetrag der in das Differenzial eingeleiteten Drehmomente beispielsweise an das angetriebene Fahrzeugrad weiter. In dem zuvor und nachfolgend beschriebenen gattungsbildenden Stand der Technik ist der Planetenträger beziehungsweise das Gehäuse als Planetenträger die Summenwelle des Planetentriebs.
In EP 0 918 177 A1 sind entweder die Hohlräder oder die Sonnenräder als Abtriebsräder den Differenzwellen gleichgesetzt, da diese jeweils drehfest mit den Abtriebswellen verbunden beziehungsweise über weitere Übertragungsglieder mit diesen gekoppelt sind. Die Abtriebsräder werden deshalb im Folgenden auch als Differenzglieder bezeichnet.
Eines der in EP 0 918 177 A1 beschriebenen Stirnraddifferenziale weist ein Antriebsrad auf, welches in diesem Fall als Tellerrad ausgebildet ist. Außerdem ist das Stirnraddifferenzial aus einem zweiteiligen Gehäuse als Summenwelle zusammengehalten, in dem Planetenräder auf Planetenbolzen (auch als Lagerzapfen bezeichnet) und zwei Sonnenräder als Abtriebsräder (Differenzglieder) angeordnet sind. Das Prinzip des Stirnraddifferenzials ist schematisch in 1 dargestellt. Das Stirnraddifferenzial 36 weist das Antriebsrad 2 auf, welches in diesem Fall als Tellerrad ausgebildet ist. Außerdem ist das Stirnraddifferenzial 36 aus einem zweiteiligen Gehäuse als Planetenträger und somit als Summenwelle 50 zusammengehalten, in dem Planetenräder auf Planetenbolzen (auch als Lagerzapfen bezeichnet) und zwei Sonnenräder 40 und 41 als Abtriebsräder 6 und 7 angeordnet sind.
Die Planetenräder 14 und 15 sind wieder paarweise angeordnet, wobei jeweils ein Planetenrad 14 mit einem Planetenrad 15 ein Paar bildet und auch mit diesen verzahnt ist. In 1 ist der gegenseitige Eingriff der Planetenräder ineinander durch die gestrichelten Linien symbolisiert. Die um die Bolzenachsen 16 und 17 rotierenden Planetenräder 14 stehen gleichzeitig mit dem Sonnenrad 40 im Eingriff und die Planetenräder 15 mit dem Sonnenrad 41. Das Stirnraddifferenzial 36 weist keine Hohlräder auf. Abtriebsräder und somit Differenzglieder sind die Sonnenräder 40 und 41.
Das Gehäuse ist durch einen topfförmigen Gehäuseabschnitt und einen scheibenförmigen Abschnitt gebildet. Jeder der Gehäuseabschnitte weist Aufnahmen für die Planetenbolzen auf. Der topfförmige Gehäuseabschnitt ist mit einem Radialflansch versehen, an dem gemäß EP 0 918 177 A1 der topfförmige Gehäuseabschnitt und der scheibenförmige Abschnitt verschraubt oder verschweißt sind. Das Antriebsrad sitzt radial auf dem topfförmigen Gehäuseabschnitt.
Es ist nach wie vor Ziel, die Differenziale so leicht und klein wie möglich und sehr hoch belastbar zu gestalten. Ein Kriterium für die Beurteilung der Funktionsgenauigkeit eines Planetentriebes ist die Genauigkeit des Zahneingriffs der miteinander kämmenden Planetenpaarung Planeten-Sonne und Planeten-Hohlrad. Die Genauigkeit des Zahneingriffs wiederum ist über die üblichen Fertigungstoleranzen hinaus von Verlagerungen und Verformungen abhängig, die während des Betriebs des Stirnraddifferenzials auftreten.
Wenn, wie an den zuvor beschriebenen Differenzialen, die Drehmomente von Antriebsrad über Schrauben übertragen werden, so müssen diese ausreichend dimensioniert sein und beanspruchen entsprechend viel Bauraum für sich. Das Differenzial weist dementsprechend insgesamt größere Abmessungen auf und ist entsprechend teuer.
Der Vorteil des Stirnraddifferenzials des Standes der Technik liegt in seiner leichten Bauweise aus Blech. Nachteilig kann sich jedoch das dünne Blech auf das anfangs erwähnte Verformungsverhalten des Planetentriebs auswirken, wenn das Stirnraddifferenzial aufgrund des erhöhten Platzbedarfes für die Verschraubung entsprechend größere Abmessungen aufweisen muß. Der Einsatz von dickerem Blech zur Kompensationen der Verformungsanfälligkeit würde in einem solchen Fall die Vorteile des Leichtbaudifferenzials zumindest teilweise zunichte machen.
Aufgabe der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, Stirnraddifferenziale zu schaffen, die geringen Bauraum für sich beanspruchen und mit denen trotzdem hohe Drehmomente übertragen werden können und die sich einfachen kostengünstig herstellen lassen.
Beschreibung der Erfindung
Diese Aufgabe ist mit einem Stirnraddifferenzial nach den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

(1) An einem der Abschnitte (entweder Befestigungsabschnitt oder Gehäuseabschnitt) sind anstelle der Durchgangslöcher umfangsseitig zylindrische Führungszapfen ausgebildet. Die Führungszapfen stehen axial aus dem Flansch hervor.
(2) Jeder Führungszapfen steckt jeweils in einem Durchgangsloch eines Lochflansches an dem anderen der Gehäuseabschnitte. Die im Querschnitt betrachtete Innenkontur des Durchgangsloches in dem Lochflansch korrespondiert passgenau mit der Außenkontur des Führungszapfens.
(3) Der eine Gehäuseabschnitt sitzt mit dem Lochflansch auf dem Führungszapfen und ist auf diesem zentriert.
(4) Ein Verbindungselement greift vorzugsweise längs durch den Führungszapfen hindurch entweder in ein Gewinde in dem Antriebsrad hinein oder ist alternativ verschraubt bzw. vernietet. Alternativ oder zusätzlich dazu kann die Schraub- oder Nietverbindung auch separat zu den Führungszapfen an anderer Stelle angeordnet sein. Der ansonsten vorzugsweise innen hohle, wie hohlzylindrische oder mit anderen beliebigen Durchgangsquerschnitten versehene, Führungszapfen kann dann auch nicht hohl sein.
(5) Die Durchgangslöcher oder Zapfen einer Flanschverbindung sind entweder auf einem gemeinsamen Lochkreis oder einzeln auf sich voneinander im Durchmesser unterscheidenden Lochkreisen angeordnet.

Die Gehäuseabschnitte sind über die Zapfenführung, insbesondere umfangsseitig, aneinander abgestützt, so dass die Schraubverbindung von umfangsseitigen Belastungen aus Drehmomenten (Scherbeanspruchung) frei ist. Die Anzahl der Befestigungselemente, wie Schraubenelemente oder Nieten kann reduziert werden.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass umfangsseitig zwischen den einzelnen Paaren der Planetenräder Bauraum für die Verbindung der Gehäuseabschnitte genutzt wird.
Stirnraddifferenzial ist mit einem als Summenwelle ausgebildeten und um eine längs ausgerichtete Drehachse drehbaren zumindest zweiteiligen Gehäuse und mit wenigstens drei um die Drehachse umfangsseitig zueinander beabstandeten Planetenrädern sowie mit einem Antriebsrad an dem Gehäuse, versehen. Das Gehäuse zumindest ist aus zwei aneinander befestigten Gehäuseabschnitten gebildet. Einer der Gehäuseabschnitte kann dabei napf- bzw. topfförmig ausgebildet sein und der andere deckelartig. Vorzugsweise sind jedoch beide Gehäuseabschnitte topfartig ausgebildet und Gleichteile.
Die Wand des Topfes, die um die Drehachse verläuft, weist wenigstens zwei radial nach innen gewölbte Wandabschnitte auf, dass heißt die Wand ist an diesen Stellen nach innen in Richtung Drehachse eingezogen bzw. eingewölbt – und zwar in die Umfangslücke zwischen zwei umfangsseitig benachbarten Planetenrädern. Dabei gehören die an der Umfangslücke zueinander benachbarten Planetenräder jeweils vorzugsweise zu einem Planetenpaar von zwei miteinander kämmenden Planetenrädern. Die bevorzugte Ausführung sieht vier der Planetenpaare und somit vier der zumindest teilweise radial in die Umfangslücken eingreifenden Befestigungsabschnitte vor.
Die Verbindung der Gehäuseabschnitte untereinander wird steifer, so dass das ganze Differenzial steifer und weniger anfällig gegen Verformungen und Verlagerungen ist. Außerdem wird unter Umständen weniger radialer Bauraum für das Antriebsrad bzw. für seine Befestigung am Gehäuse benötigt, da die Befestigung radial nach innen zumindest teilweise zwischen die Planeten verlagert wurde.

(6) Der kleinste Lochkreis für Durchgangslöcher oder Zapfen einer Flanschverbindung ist größer als der größte Hüllkreis der radial am weitesten von der Drehachsen entfernten Planetenräder.
(7) Alternativ dazu ist der Durchmesser des größten Lochkreises immer noch kleiner als der größte Hüllkreis um die Planetenräder, d. h. die Löcher der Flanschverbindung sind ganz oder teilweise umfangsseitig zwischen den einzelnen Planetenpaaren innerhalb des Hüllkreises Ausgebildet.
(8) Das Gehäuse ist aus einem topfförmigen Gehäuseabschnitt und einen scheibenförmigen Abschnitt gebildet.
(9) Sowohl der topfförmige Gehäuseabschnitt und der scheibenförmige Abschnitt sind vorzugsweise Kaltumformteile, z. B. Zieh- und Stanzteile aus dünnem Blech, in die die Aufnahmen für die Planetenräder und auch für die Differenzglieder eingebracht sind. Derartige Bauteile lassen sich kostengünstig herstellen.
(10) Alternativ dazu ist das zweiteilige Gehäuse aus zwei vorzugsweise identischen Gehäuseabschnitten gebildet, die beide topfförmig sind und beide Flansche zur Befestigung aneinander aufweisen.

Der Lochkreis ist ein gedachter Kreis, dessen Zentrum von der Drehachse senkrecht durchstoßen wird und auf dessen Kreislinie die parallel zur Drehachse ausgerichtete Mittelachse mindestens eines der Durchgangslöcher der Flanschverbindung liegt. In einer Flanschverbindung sind zumeist mehrere Mittellinien von Durchgangslöchern auf einem gemeinsamen Lochkreis angeordnet. Es ist jedoch auch denkbar, dass umfangsseitig zueinander benachbarte der Durchgangslöcher einer Flanschverbindung mit unterschiedlichen radiale in Abständen zur Drehachse in dem Flansch eingebracht sind, so dass diese zwangsläufig unterschiedliche Lochkreise zueinander aufweisen.
Der Hüllkreis um die Planetenräder ist ein gedachter Kreis, dessen Zentrum senkrecht von der Drehachse durchstoßen wird und der außen um die umfangsseitig zueinander beabstandeten Planetenräder gelegt ist. Dabei umfasst der Hüllkreis mindestens zwei umfangsseitig zueinander benachbarte Planetenräder, deren Bolzenachsen radial gleich weit von der Drehachse entfernt sind. Der größte Hüllkreis ist demnach der Hüllkreis, der die Planetenräder außen umfasst, die radial am weitesten von der Drehachse entfernt sind.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung betreffen das Antriebsrad und dessen Befestigung auf dem Gehäuse gemäß nachfolgender Merkmale und beliebigen sinnvollen Kombinationen dieser:

i. Das Antriebsrad ist vorzugsweise ein Stirnrad mit Stirnverzahnung beliebigen Typs alle denkbaren Ausführungen.
ii. Das Antriebsrad ist alternativ ein Zahnring, der mit seinem Innenumfang zumindest teilweise auf einem außenkonische oder außenzylindrischen Abschnitt, vorzugsweise dem topfförmige Gehäuseabschnitt, sitzt.
iii. Der Zahnring ist axial an dem Radialflansch abgestützt.
iv. Der Sitz ist entweder mit einer Spielpassung, Übergangspassung oder Presspassung ausgeführt beziehungsweise durch die konische Verbindung selbst gehemmt.
v. Der Zahnring ist alternativ oder zusätzlich zu den vorgenannten Merkmalen iii. bis iv. auf dem Gehäuse durch Stoffschluss wie Schweißen beziehungsweise mittels einer Schraubverbindung axial gesichert.
vi. Der Zahnring weist alternativ zu der zuvor mit den Merkmalen i. bis v. beschriebenen Variante zwei sich im Durchmesser voneinander unterscheidende Innenumfangsflächen auf.
vii. Die Innenumfangsfläche mit dem größeren Innendurchmesser sitzt auf mindestens einem Radialflansch eines der Gehäuseabschnitte.
viii. Die Innenumfangsfläche mit dem kleineren Innendurchmesser sitzt auf einem der Gehäuseabschnitte.
ix. Der Zahnring stützt sich mit einer zwischen den beiden Innenumfangsflächen radial ausgerichteten Kreisringfläche an einem Radialflansch ab.
x. Von der Kreisringfläche gehen axial Gewindebohrungen mit Innengewinde aus, in die entweder jeweils ein Stehbolzen oder eine Schraube zur Befestigung des Zahnrings an dem Gehäuse und/oder zur Befestigung der Gehäuseabschnitte aneinander eingeschraubt ist.
xi. An allen zuvor genannten Ausführungen sind an einem der Gehäuseabschnitte oder wechselseitig an beiden Gehäuseabschnitten umfangsseitig zylindrische Führungszapfen angeordnet. Die innen hohlzylindrischen Führungszapfen stehen axial aus dem Flansch in Richtung des anderen Gehäuseabschnitts hervor.
xii. Jeder Führungszapfen greift jeweils in ein Durchgangsloch eines gegenüberliegenden Lochflansches an dem anderen Gehäuseabschnitt ein. Die Außenkontur des Führungszapfens korrespondiert so mit der Innenkontur des Durchgangsloches, dass der Führungszapfen eng in dem Durchgangsloch geführt ist. Der Gehäuseabschnitt ist über mehrere am Umfang verteilte der Führungszapfen in den Durchgangslöchern des anderen Gehäuseabschnitts zur Drehachse und zu dem anderen Gehäuseabschnitt konzentrisch zentriert.
xiii. An dem Antriebsrad ist ein weiterer Führungszapfen ausgebildet. Der weitere Führungszapfen ist zumindest in seiner Außenkontur zu dem Führungszapfen am Gehäuseabschnitt identisch und greift von der anderen Seite axial in das Durchgangsloch ein. Das Antriebsrad ist über mehrere am Umfang verteilte der weiteren Führungszapfen in den Durchgangslöchern zur Drehachse und zu dem Gehäuse konzentrisch zentriert. Jeweils ein Befestigungsmittel durchgreift die hohlen Führungszapfen und hält die Elemente axial aneinander.
xiv. Jeder Führungszapfen greift jeweils durch ein Durchgangsloch eines Lochflansches an dem anderen der Gehäuseabschnitte hindurch in ein Führungsloch des Zahnrings ein. Die im Querschnitt betrachtete Innenkontur des Führungslochs in dem Zahnring korrespondiert passgenau mit der Außenkontur des Führungszapfens. Zahnring und Gehäuse sind zueinander konzentrisch zur Drehachse zentriert.
xv. In dem Führungsloch folgt auf den Führungsabschnitten ein Innengewinde oder ein Durchgangsloch für die axiale Befestigung der Gehäuseabschnitte mit dem Zahnring mittels Schraub- oder Nietverbindung.
xvi. Der Führungszapfen ist einteilig mit dem Flansch des betreffenden Gehäuseabschnitts oder mit dem Antriebsrad und aus dessen Material ausgebildet.
xvii. Der Führungszapfen ist eine separate Hülse, die vorzugsweise mittels Presssitz und/oder Stoffschluss an dem Flansch des betreffenden Gehäuseabschnitts befestigt ist.

In das Antriebsrad eingeleitete Drehmomente werden von dem Antriebsrad über die Führungszapfen direkt an die Gehäuseabschnitte weitergegeben, ohne dass die Verbindungselemente durch Scherkräfte belastet sind. Die Differenziale sind auch deshalb mit wesentlich höheren Drehmomenten belastbar.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Gattungsbildender Stand der Technik ist auch anhand der 1 und 2 im Kapitel Gebiet der Erfindung am Anfang dieses Dokuments und Ausführungsbeispiele der Erfindung sind ab 3 wie folgt beschrieben:
1 zeigt das Prinzip eines Stirnraddifferenzials des der Erfindung zu Grunde liegenden Standes der Technik, bei dem die Differenzglieder Sonnenräder sind, schematisch,
2 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Stirnraddifferenzials, längs entlang der Drehachse geschnitten dargestellt,
3 eine Frontalansicht des Stirnraddifferenzials nach 2,
4 die Anordnung eines Paares von Planetenrädern im Stirnraddifferential, nicht maßstäblich und vergrößert,
4a ein Ausführungsbeispiel eines Planetenrads, als Einzelteil dargestellt,
4b ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Planetenrads, als Einzelteil dargestellt
5 das Planetenpaar nach 4 entlang der Linie V-V quer geschnitten,
6 das Planetenpaar nach 4 entlang der Linie VI-VI quer geschnitten,
7 das Planetenpaar nach 4 entlang der Linie VIII-VIII quer geschnitten,
8 die Verbindung der Gehäuseabschnitte mit dem Antriebsrad anhand des Details X aus 2 vergrößert und nicht maßstäblich,
9 das Detail X aus 2 vergrößert und nicht maßstäblich mit einer zu der nach 8 alternativ gestalteten Verbindung,
10 das Detail X aus 2 vergrößert und nicht maßstäblich mit einer zu der nach 8 weiteren alternativ gestalteten Verbindung
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Das Stirnraddifferential 66 nach 2 ist mit einem Antriebsrad 67 versehen und weist ein zweiteiliges Gehäuse 68 auf. In dem Gehäuse 68 sind die Planetenräder 21 und 22 paarweise angeordnet. Wie aus 3 ersichtlich ist, weist das Stirnraddifferential 66 vier Stück der Paare auf. Die Planetenräder 21 und 22 stehen im Zahneingriff mit Verzahnungen 51 beziehungsweise 52 an Sonnenrädern 69 und 70. Die Sonnenräder 69 und 70 sind die Abtriebsräder 6 und 7 und somit die Differenzglieder des Planetentriebs. Die Abtriebsräder 6 und 7 sind separat zueinander um die Drehachse 4 drehbar gelagert und sind mit nicht dargestellten Gelenkwellen verbunden.
Die Sonnenräder 69 und 70 sind Gleichteile. Jedes Sonnenrad 69 beziehungsweise 70 ist zweiteilig aus einem hohlzylindrischen Abschnitt 71 und einem hohlzylindrischen Abschnitt 72 gebildet. Die radialen Abmessungen des hohlzylindrischen Abschnitts 71 sind kleiner als die radialen Abmessungen des hohlzylindrischen Abschnitts 72. Der hohlzylindrische Abschnitt 72 ist ein Zahnring entweder mit Außenverzahnung 51 oder 52. Der Zahnring ist auf den hohlzylindrischen Abschnitt 71 aufgepresst und/oder in anderer geeigneter Weise form-, kraft- und/oder stoffschlüssig befestigt. An dem jeweiligen Sonnenrad 69 beziehungsweise 70 sind Laufbahnen für Wälzlager 73 und 74 ausgebildet. Das Wälzlager 73 ist für die axiale Lagerung des jeweiligen Sonnenrades 69 beziehungsweise 70 und das Wälzlager 74 ist ein Radiallager.
Das Gehäuse 68 ist aus zwei zueinander identischen Gehäuseabschnitten 75 gebildet und ist die Summenwelle 50. Die Gehäuseabschnitte 75 sind im wesentlichen topfförmig ausgebildet und mit einem Radialflansch 77 versehen. Die topfförmigen Gehäuseabschnitte 75 sind vorzugsweise Kaltumformteile, z. B. Zieh- und Stanzteile aus dünnem Blech. Jeder der Gehäuseabschnitte 75 weist Aufnahmen 31 und 32 (4) für Planetenbolzen 29 und 30 (2, 4 und 4a) auf.
Stirnseitig des Gehäuses 69 ist der Boden 65 des jeweiligen Gehäuseabschnitts ausgebildet. In den einander gegenüberliegenden Böden sind die Planetenräder 21 und 22 gelagert. Der Topf 76 des jeweiligen Gehäuseabschnitts 75 ist am Umfang an mehreren Stellen nach innen in Richtung der Drehachse 4 eingeformt (3), so dass jeweils zwischen zwei umfangsseitig zueinander benachbarten Paaren aus Planetenrädern 21 und 22 durch gewölbten Wandabschnitte 64 begrenzte radiale Einzüge 78 am Topf 76 entstehen. Die Form des Topfes 76 erinnert in der Ansicht nach 3 an ein vierblättriges Kleeblatt. Der Radialflansch 77 erstreckt sich mit den Flanschabschnitten 63 in Richtung der Drehachse 4 bis in die Einzüge 78 und weist dort die Durchgangslöcher 35 für die Befestigung der Gehäuseabschnitte 75 aneinander und für die Befestigung des Antriebsrads 67 an dem Gehäuse 68 auf. Das Antriebsrad weist dazu radiale Befestigungsabschnitte 62 auf, die jeweils zumindest teilweise in einen der Einzüge 78 eintauchen. Befestigungselemente wie Schrauben 45 sind zumindest teilweise umfangsseitig zwischen zwei benachbarten Paaren aus Planetenrädern 21 und 22 angeordnet.
Die Anordnung der Summenwelle und der Differenzwellen entspricht der nach 1.
In den 4, 4a, 4b bis 7 sind die Einzelheiten des Zahneingriffs der Planetenräder 21 und 22 beschrieben. Jedes der Planetenräder 21 und 22 ist separat auf dem Planetenbolzen 29 bzw. 30 gleit- oder wälzgelagert. Die Planetenräder 21 und 22 eines Paares stehen über die verzahnten Abschnitte 37 miteinander im Zahneingriff. Jedes der Planetenräder 21 und 22 eines Paares kämmt außerdem jeweils mit einem anderen der zwei als Sonnenrad 23 und 24 ausgebildeten Abtriebsräder 6 bzw. 7 als das andere Planetenrad 21 bzw. 22 des gleichen Paares.
4 zeigt der Planetenräder 21 und 22 in die Außenverzahnung 51 beziehungsweise 52 der Sonnenräder 69, 70 des Stirnradgetriebes 66. Die Planetenräder 21 und 22 sind identisch zueinander ausgebildet und sind abgesetzt gestaltet. 4a und 4b zeigen jeweils ein Planetenrad 21 beziehungsweise 22 als Einzelteil entweder mit Geradverzahnung oder mit Schrägverzahnung. Sie weisen einen vorwiegend zylindrisch ausgebildeten nicht verzahnten Abschnitt 43 auf, dessen Außendurchmesser DA geringer ist als der Außen durchmesser verzahnten Abschnitts 37 am Kopfkreis DK. Der verzahnungsfreie Abschnitt 43 und der verzahnte Abschnitt 37 (mit einer Verzahnung versehene Abschnitt) sind unmittelbar zueinander benachbart. Der Außendurchmesser DA des nicht verzahnten Abschnitts 43 ist vorzugsweise auch kleiner als der Fußkreisdurchmesser FK der Verzahnung des verzahnten Abschnitts 37.
Die Planetenräder 21 und 22 eines Paares sind so auf dem Planetenbolzen 29 und 30 angeordnet, dass die nicht verzahnten Abschnitte 43 der Planetenräder 21, 22 längs in entgegengesetzte Richtung weisen. Die Stirnseiten der nicht verzahnten Abschnitte 43 weisen jeweils längs nach außen, vorzugsweise zu den Aufnahmen 31, 32 für die Planetenbolzen 29 und 30 im Gehäuse 68.
Jedes der Planetenräder 21, 22 eines Paares greift jeweils mit einem in Längsrichtung am Planetenrad 21, 22 außen liegenden Teilabschnitt 44 seines verzahnten Abschnitts 37 in die Verzahnung eines anderen Abtriebrads 6, 7 des Differenzials ein. In diesem ist die Verzahnung der Abtriebsräder 6 und 7 eine Außenverzahnung 51 beziehungsweise 52 an den Sonnenrädern 69 und 70.
Der außen liegende Teilabschnitt 44 (äußerer Teilabschnitt) erstreckt sich gleichgerichtet mit der Bolzenachse 29, von einem Ende des Planetenrades 21 bzw. 22 aus bis an einen, in Längsrichtung betrachtet, innen liegenden Teilabschnitt 48 (mittlerer Teilabschnitt) des verzahnten Abschnitts 37 (siehe auch 4b). In 4 ist das Planetenrad 21 geschnitten im Vordergrund dargestellt. Von dem Planetenrad 22 ist nur der außen liegende Teilabschnitt 44 durch die Umfangslücke 49 hindurch zu erkennen. Die Umfangslücke 49 umgibt in dieser Ansicht den nicht verzahnten Abschnitt 43 des Planetenrades 21. Der außen liegende verzahnte Teilabschnitt 44 ist in etwa so breit wie der radiale Absatz 72 mit Außenverzahnung 51 beziehungsweise 52 und muss nur so breit sein, wie die Außenverzahnung 51 längs breit ist. Der mittlere verzahnte Teilabschnitt 48 ist so breit wie der axiale Abstand zwischen den radialen Absätzen 60 der Sonnenräder 69 und 70.
5 ist eine Schnittdarstellung entlang der Linie V-V in 4 und damit eine Darstellung des Zahneingriffs an der in 4 rechten Seite des jeweiligen Stirnraddifferenzials 66. Das Planetenrad 22 ist mit dem außen liegenden Teilabschnitt 44 mit der Außenverzahnung 52 des Sonnenrads 70 verzahnt. Der nicht verzahnte Abschnitt 43 des Planetenrades 21 steht rechts in 4 mit dem Sonnenrad 70 nicht im Eingriff. Die Außenverzahnung 52 des Sonnenrads 70 taucht an dieser Stelle in den durch die Umfangslücke 49 entstandenen Freiraum so ein, dass die Außenverzahnung 52 den nicht verzahnten Abschnitt 43 gerade noch nicht berührt.
6 zeigt einen Schnitt entlang der Linie VI-VI in 4 und damit eine Darstellung des Zahneingriffs an der linken Seite des Stirnraddifferenzials 68. Das Planetenrad 21 kämmt mit dem außen liegenden Teilabschnitt 44 mit der Außenverzahnung 51 des Sonnenrads 69. Der nicht verzahnte Abschnitt 43 des Planetenrad 22 steht links in 4 mit dem Sonnenrad 69 nicht im Eingriff. Die Außenverzahnung 51 des Sonnenrads 69 taucht an dieser Stelle in den durch die Umfangslücke 49 entstandenen Freiraum so ein, dass die Außenverzahnung 51 den nicht verzahnten Abschnitt 43 gerade noch nicht berührt.
7 zeigt einen Schnitt entlang der Linie VII-VII und damit eine Darstellung des Zahneingriffs im mittleren Bereich des jeweiligen Stirnraddifferenzials 68 nach 4. Es ist dargestellt, wie die innen liegenden verzahnten Teilabschnitte 48 der Planetenräder 21 und 22 eines Paares miteinander kämmen. In der Darstellung ist zwar auch das Sonnenrad 70 zu sehen, es steht jedoch nicht mit den Teilabschnitten 48 im Zahneingriff. Das Sonnenrad 70 ist in dieser Darstellung in die Bildebene senkrecht hinein nach den verzahnten Teilabschnitten 48 angeordnet. Der mittlere Teilabschnitt 48 ist in Längsrichtung zwischen dem äußeren Teilabschnitt 44 des mit Zähnen versehenen Abschnitts 37 und dem Abschnitt 43 ohne Zähne ausgebildet (siehe auch 4a).
Für alle zuvor genannten Ausführungen der Befestigung der Gehäuseabschnitte 75 aneinander sind alternativ an einem der Gehäuseabschnitte 75 oder wechselseitig an beiden Gehäuseabschnitten 75 anstelle der Durchgangslöcher 35 umfangsseitig zylindrische Führungszapfen 79, 80 und 81 angeordnet. Derartige Verbindungen sind in den 8, 9 und 10 dargestellt und nachfolgend beschrieben. Die 8, 9 und 10 sind vergrößerte und nicht maßstäbliche Darstellungen der Details X nach 2. Die bevorzugt innen hohlzylindrischen Führungszapfen 79, 80, 81 stehen axial aus dem Radialflansch 77 in Richtung des anderen Gehäuseabschnitts hervor.
8 zeigt einen stanzgezogenen Führungszapfen 79, dessen axiale Dicke im wesentlichen der Blechdicke des Radialflansches 77 entspricht. Es sind mehrere der Führungszapfen umfangsseitig des Gehäuseabschnitts 75 angeordnet. Der Führungszapfen 79 ist einteilig mit dem Radialflansch 77 des betreffenden Gehäuseabschnitts 75 und aus dessen Material ausgebildet.
Jeder der Führungszapfen 79 ragt in etwa bis zur Hälfte in ein Durchgangsloch 35 des gegenüberliegenden Radialflansches 77 hinein. In die andere Hälfte des Durchgangsloches 35 ragt ein weiterer Führungszapfen 82 hinein, der an dem Befestigungsabschnitt 62 des Antriebsrad 67 ausgebildet ist. Beide Führungszapfen 79 und 82 sind hohl. Dem Führungszapfen 82 schließt sich an der von dem Führungszapfen 79 abgewandten Seite ein Durchgangsloch 83 beziehungsweise eine Gewindebohrung mit Innengewinde 84 an. Die Gehäuseabschnitte 75 und das jeweilige Antriebsrad sind mittels eines Befestigungselementes in diesem Fall in Form einer Schraube 45 axial miteinander befestigt.
In dem mit 9 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung greift jeder Führungszapfen 80 durch ein Durchgangsloch 35 eines Lochflansches an dem anderen der Gehäuseabschnitte 75 hindurch in ein Führungsloch 85 an dem Befestigungsabschnitt 62 des betreffenden Zahnrings ein. Der Führungszapfen 80 ist gezogen und einteilig mit dem Radialflansch 77 des betreffenden Gehäuseabschnitts 75 ausgebildet. Die im Querschnitt betrachtete Innenkontur des Führungslochs 85 in dem Zahnring korrespondiert passgenau mit der Außenkontur des Führungszapfens 80. Zahnring und Gehäuse 68 sind zueinander konzentrisch zur Drehachse 4 zentriert.
In dem Führungsloch 85 folgt auf den Führungsabschnitt ein Innengewinde 84 oder ein Durchgangsloch für die axiale Befestigung der Gehäuseabschnitte 75 mit dem Zahnring mittels Schraub- oder Nietverbindung.
Der Führungszapfen 81 in der Darstellung nach 10 ist eine separate Hülse, die in dem Radialflansch 77 des betreffenden Gehäuseabschnitts 75 befestigt ist. Jeder Führungszapfen 81 greift durch ein Durchgangsloch 35 eines Lochflansches an dem anderen der Gehäuseabschnitte 75 hindurch in ein Führungsloch 85 des betreffenden Zahnrings ein. Die im Querschnitt betrachtete Innenkontur des Führungslochs 85 in dem Zahnring korrespondiert passgenau mit der Außenkontur des Führungszapfens 81. Zahnring und Gehäuse 68 sind zueinander konzentrisch zur Drehachse 4 zentriert und mit einer Schraube 45 axial aneinander befestigt.
Bezugszeichenliste

4: Drehachse
5: Planetenträger
6: Abtriebsrad
7: Abtriebsrad
14: Planetenrad
15: Planetenrad
16: Bolzenachse
17: Bolzenachse
21: Planetenrad
22: Planetenrad
29: Planetenbolzen
30: Planetenbolzen
31: Aufnahme für Planetenbolzen
32: Aufnahme für Planetenbolzen
35: Durchgangsloch im Radialflansch
36: Stirnraddifferenzial des gattungsbildenden Standes der Technik
37: verzahnter Abschnitt des Planetenrads
40: Sonnenrad
41: Sonnenrad
43: nicht verzahnter Abschnitt des Planetenrads
44: äußerer Teilabschnitt des verzahnten Abschnitts
45: Schraube
46: Innengewinde
48: mittlerer Teilabschnitt des verzahnten Abschnitts
49: Umfangslücke
50: Summenwelle
51: Außenverzahnung des Sonnenrads
52: Außenverzahnung des Sonnenrads
62: Befestigungsabschnitt
63: Flanschabschnitt
64: gewölbte Wandabschnitte
65: Boden des Topfes
66: Stirnraddifferential
67: Antriebsrad
68: Gehäuse
69: Sonnenrad
70: Sonnenrad
71: hohlzylindrische Abschnitt des Sonnenrades.
72: Hohlzylindrische Abschnitt des Sonnenrades
73: Wälzlager
74: Wälzlager
75: Gehäuseabschnitt
76: Topf
77: Radialflansch
78: radialer Einzug im Topf
79: Führungszapfen
80: Führungszapfen
81: Führungszapfen
82: Führungszapfen
83: Durchgangsloch
84: Innengewinde
85: Führungsloch

Claims

Stirnraddifferenzial (66) mit einem mindestens zweiteiligen Gehäuse und mit einem an dem Gehäuse (68) befestigten und mit dem Gehäuse (68) zur Drehachse (4) des Stirnraddifferenzials (66) konzentrischen Antriebsrad (67), wobei ein erster Gehäuseabschnitt (75) und ein zweiter Gehäuseabschnitt (75) und ein Befestigungsabschnitt (62) des Antriebsrads (67) mittels Befestigungsmittel (45) axial aneinander befestigt und die Gehäuseabschnitte (75) sowie das Antriebsrad (67) dabei in Umfangsrichtung gegeneinander drehfest geführt und zur Drehachse (4) aneinander zentriert sind, dadurch gekennzeichnet, dass beiden Gehäuseabschnitte (75) und das Antriebsrad (67) gemeinsam mittels wenigstens eines axial hervorstehenden, d. h. mit der Drehachse längs gleichgerichtet hervorstehenden, Führungszapfens (79, 80, 81, 82) aneinander zentriert und drehfest gegeneinander geführt sind, wobei der Führungszapfen (79, 80, 81, 82) aus wenigstens einem der Abschnitte (62, 75) hervorsteht und dabei axial wenigstens teilweise in ein axiales Loch (35) eines der Gehäuseabschnitte (75) eintaucht und dabei in dem Loch (35) radial und umfangsseitig geführt ist.
Stirnraddifferenzial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungszapfen (79) axial aus dem ersten Gehäuseabschnitt (75) in Richtung des Befestigungsabschnitts (62) hervorsteht und in ein benachbartes Loch (35) des zweiten Gehäuseabschnitts (75) eingreift und in diesem geführt ist, wobei das Loch (35) axial zwischen dem Befestigungsabschnitt (62) und dem ersten Gehäuseabschnitt (75) ausgebildet ist.
Stirnraddifferenzial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungszapfen (82) axial aus dem Befestigungsabschnitt (62) in Richtung des ersten Gehäuseabschnitts (75) hervorsteht und in ein benachbartes Loch (35) des zweiten Gehäuseabschnitts (75) eingreift und in diesem geführt ist, wobei das Loch (35) axial zwischen dem Befestigungsabschnitt (62) und dem ersten Gehäuseabschnitt (75) ausgebildet ist.
Stirnraddifferenzial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungszapfen (75) axial aus dem ersten Gehäuseabschnitt (75) in Richtung des Befestigungsabschnitts (62) hervorsteht und in ein benachbartes Loch (35) des zweiten Gehäuseabschnitts (75) eingreift und in diesem geführt ist, wobei das Loch (35) axial zwischen dem Befestigungsabschnitt (62) und dem ersten Gehäuseabschnitt (75) ausgebildet ist und dass mindestens ein weiterer Führungszapfen (82) axial aus dem Befestigungsabschnitt (62) in Richtung des ersten Gehäuseabschnitts (75) hervorsteht und in ein benachbartes Loch (35) des zweiten Gehäuseabschnitts (75) eingreift und in diesem geführt ist, wobei das Loch (35) axial zwischen dem Befestigungsabschnitt 62) und dem ersten Gehäuseabschnitt (75) ausgebildet ist.
Stirnraddifferenzial nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Loch (35) ein Durchgangsloch ist, in das der Führungszapfen (79) und der weitere Führungszapfen (82) aus entgegengesetzten Richtungen eingreifen.
Stirnraddifferenzial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungszapfen (80) an einem der Abschnitte (75) axial durch ein Durchgangsloch (35) an einem benachbarten der Abschnitte (75) hindurch in ein Führungsloch (85) an einem weiteren der Abschnitte (62, 75) hineingreift und in beiden Löchern (35, 85) radial sowie umfangsseitig geführt ist.
Stirnraddifferenzial nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungszapfen (80) an dem ersten Gehäuseabschnitt (75) und das Führungsloch (85) in dem Befestigungsabschnitt (62) ausgebildet sind.
Stirnraddifferenzial nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich axial an einer von dem Abschnitt (75) mit dem Loch (35) abgewandten Seite des Führungsloches (85) ein Innengewinde (84) anschließt und dass der innen hohle Führungszapfen (80) von dem Befestigungselement (45) durchgriffen ist, wobei das Befestigungselement mit dem Innengewinde (84) im Eingriff ist.
Stirnraddifferenzial nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich axial an einer von dem Abschnitt (75) mit dem Loch (35) abgewandten Seite des Führungsloches (85) ein Durchgangsloch (83) anschließt und dass der innen hohle Führungszapfen (80) und das Durchgangsloch (83) von dem Befestigungselement durchgriffen sind.
Stirnraddifferenzial nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungsloch (85) in dem Befestigungsabschnitt (62) des Antriebsrads (68) ausgebildet ist.